本發(fā)明屬于自動(dòng)化機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種特高壓變壓器專用閥門機(jī)器人加工流水線及加工方法。

背景技術(shù)：

制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基。十八世紀(jì)中葉開啟工業(yè)文明以來，世界強(qiáng)國(guó)的興衰史和中華民族的奮斗史一再證明，沒有強(qiáng)大的制造業(yè)，就沒有國(guó)家和民族的強(qiáng)盛。打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的制造業(yè)，是我國(guó)提升綜合國(guó)力、保障國(guó)家安全、建設(shè)世界強(qiáng)國(guó)的必由之路。

新中國(guó)成立尤其是改革開放以來，我國(guó)制造業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，建成了門類齊全、獨(dú)立完整的產(chǎn)業(yè)體系，有力推動(dòng)工業(yè)化和現(xiàn)代化進(jìn)程，顯著增強(qiáng)綜合國(guó)力，支撐我世界大國(guó)地位。然而，與世界先進(jìn)水平相比，我國(guó)制造業(yè)仍然大而不強(qiáng)，在自主創(chuàng)新能力、資源利用效率、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平、信息化程度、質(zhì)量效益等方面差距明顯，轉(zhuǎn)型升級(jí)和跨越發(fā)展的任務(wù)緊迫而艱巨。

面對(duì)日益擴(kuò)大的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求，我司原有的技術(shù)工人一對(duì)一操控?cái)?shù)控車床、數(shù)控加工中心等數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)能力及質(zhì)量控制方面已日顯乏力。為了跟上市場(chǎng)的發(fā)展，提升公司蝶閥車間加工制造的信息化水平。提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的制造產(chǎn)品改造工程由顯迫切。

為響應(yīng)國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)制造2025》的通知，生產(chǎn)型企業(yè)應(yīng)提升智能裝備和產(chǎn)品水平，加大智能制造示范推廣。采用工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人及智能自動(dòng)化生產(chǎn)線成套裝備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：解決上述現(xiàn)有技術(shù)由技術(shù)工人一對(duì)一操控?cái)?shù)控機(jī)床、生產(chǎn)效率低、質(zhì)量控制不穩(wěn)定的機(jī)加工模式存在的問題，而提供一種特高壓變壓器專用閥門機(jī)器人加工流水線及加工方法，高效，質(zhì)量可控，自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種特高壓變壓器專用閥門機(jī)器人加工流水線，由兩條生產(chǎn)線組成，兩條生產(chǎn)線的相同之處都是在機(jī)器人導(dǎo)軌上安裝機(jī)器人及夾具，在機(jī)器人導(dǎo)軌兩旁分別設(shè)有第一序數(shù)控車床、工件旋轉(zhuǎn)定位臺(tái)、工件周轉(zhuǎn)臺(tái)、第三序加工中心和第二序數(shù)控車床、工件翻轉(zhuǎn)臺(tái)、第四序加工中心、第五序方形工件加工中心；兩條生產(chǎn)線的不同之處是；其中有一條生產(chǎn)線的一旁還增設(shè)有第五序圓形工件加工中心；增設(shè)有第五序圓形工件加工中心的生產(chǎn)線既能加工方形工件又能加工圓形工件。

上述技術(shù)方案中，在兩條生產(chǎn)線上還安裝有工業(yè)智能相機(jī)和檢驗(yàn)滑臺(tái)、安全圍欄、氣動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)床夾具、機(jī)床門自動(dòng)開關(guān)箱體和機(jī)器人控制柜。

上述技術(shù)方案中，所述機(jī)器人選用庫(kù)卡品牌，考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展性和兩條生產(chǎn)線的柔性，統(tǒng)一選用庫(kù)卡KR210 R2700 EXTRA機(jī)器人系統(tǒng)，預(yù)留足夠的負(fù)載余量；機(jī)器人由肘節(jié)式6軸結(jié)構(gòu)的機(jī)器人本體、KRC4控制柜、示教控制器KCP組成。

機(jī)器人導(dǎo)軌采用焊接式框架結(jié)構(gòu)，由優(yōu)質(zhì)型材焊接而成，經(jīng)退火處理，保證長(zhǎng)期使用不產(chǎn)生變形；配置上銀優(yōu)質(zhì)直線導(dǎo)軌滑塊和齒輪齒條、松下或三菱伺服電機(jī)、SEW減速機(jī)，功率不小于2.5KW。

機(jī)器人夾具采用撐內(nèi)孔夾持的雙位置氣動(dòng)三爪卡盤，，卡盤采用德國(guó)雄克產(chǎn)品，夾緊力大，重復(fù)定位精度高，具有安全互鎖功能，在斷氣的情況下，確保工件不會(huì)掉落，工業(yè)智能相機(jī)安裝于機(jī)器人夾具上。

機(jī)器人夾具主要特點(diǎn)：

1）雙位置設(shè)計(jì)，滿足上下料要求的同時(shí)，有效降低生產(chǎn)節(jié)拍。

2）夾具可通過安裝于氣路當(dāng)中的調(diào)壓閥和節(jié)流閥對(duì)三爪的夾持力和夾持速度進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)；

3）執(zhí)行三爪反應(yīng)速度快，動(dòng)作平穩(wěn)迅速，夾具上裝有傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控夾具工作狀態(tài)；

4）夾具能確保實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)作業(yè)，動(dòng)作迅速、反應(yīng)快、操作方便；

5) 夾爪有一定柔性，充分考慮工件本身的尺寸誤差和變形，能自動(dòng)定心保證可靠抓取工件；

6) 針對(duì)不同產(chǎn)品尺寸，可以通過更換三爪的方式快速換型；

7) 夾具具有自動(dòng)鎖定功能，確保夾具在供氣突然中斷時(shí)仍保持夾持狀態(tài)；

8) 具有夾緊信號(hào)，此信號(hào)與機(jī)器人進(jìn)行通迅，保證夾持過程安全可靠。

數(shù)控車床和加工中心銑安裝孔夾具功能和特點(diǎn)：

1) 機(jī)床夾具均采用液壓自動(dòng)夾緊型式，夾緊穩(wěn)定可靠；

2) 模塊化設(shè)計(jì)方案，確保換型快速準(zhǔn)確；

3) 基礎(chǔ)板通過T型槽螺釘與機(jī)床工作臺(tái)連接，為夾具基礎(chǔ)安裝部分，換型時(shí)不用更換；

4) 夾具體為模塊化設(shè)計(jì)，一定尺寸范圍內(nèi)的工件可以共用，不同孔徑工件通過更換定位軸實(shí)現(xiàn)換型；夾具體底面裝有定位鍵，并開有限位槽，可與基礎(chǔ)板上的定位鍵槽和定位銷配合安裝，實(shí)現(xiàn)X和Y方向定位；

5)一次裝夾兩個(gè)工件，減少輔助時(shí)間。

數(shù)控車床和加工中心的銑中心孔夾具功能和特點(diǎn)：

1) 采用一面兩銷定位，確保定位準(zhǔn)確，避免加工過程中位置偏移；

2) 限位銷采用浮動(dòng)型式，軸向錐面導(dǎo)向，適應(yīng)不加工安裝孔的工件誤差對(duì)裝夾精度的影響；

3) 定位軸周圈不同位置分布限位銷安裝孔，根據(jù)加工工件種類，對(duì)應(yīng)位置安裝限位銷，方便換型加工；

4) 其余同上銑安裝孔夾具。

數(shù)控車床和加工中心銑四邊夾具的功能和特點(diǎn)：

1) 銑四邊夾具實(shí)現(xiàn)一次裝夾，完成4周面的加工；

2) 伺服電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)90度加工平面；

3) 利用對(duì)夾油缸實(shí)現(xiàn)工件的側(cè)向定位，保證加工面和基準(zhǔn)面垂直；

4) 夾緊工件使用液壓虎鉗，夾緊力大而且可調(diào)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；

5) 頂出油缸用于工件加工后工件前移，便于機(jī)器人卸件，采用接近開關(guān)和液壓閥控制活塞桿停止位置；

6) 側(cè)移氣缸實(shí)現(xiàn)液壓鉗移出工件位置，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人上下料；

7) 兩件同時(shí)加工，節(jié)省生產(chǎn)節(jié)拍。

上述技術(shù)方案中，工件旋轉(zhuǎn)定位臺(tái)用于工件位置識(shí)別、定位及工件標(biāo)識(shí)位置判斷；工件旋轉(zhuǎn)定位臺(tái)由基座及旋轉(zhuǎn)平臺(tái)組成，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，高精度交叉滾子軸承支承，具有極佳的剛性連接，搭配伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制可發(fā)揮極佳加速及運(yùn)動(dòng)的平衡性。

上述技術(shù)方案中，所述的工業(yè)智能相機(jī)采用美國(guó)康耐視產(chǎn)品，In-Sight 5000 系列視覺系統(tǒng)是目前全球市場(chǎng)上唯一一款能夠提供工業(yè)級(jí)功能標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)智能相機(jī)， 堅(jiān)固的壓鑄鋁 (IP67) 外殼，封裝的 M12 連接器和防護(hù)鏡頭蓋，具有卓越的性能和可靠性。

上述技術(shù)方案中，所述檢驗(yàn)滑臺(tái)是各工序加工零件的檢驗(yàn)平臺(tái)，采用上銀直線導(dǎo)軌滑塊，氣缸驅(qū)動(dòng)；滑臺(tái)將工件送出加工區(qū)域，到達(dá)人工檢測(cè)位置，避免人機(jī)交互，保障人員安全。

一種特高壓變壓器專用閥門機(jī)器人加工流水線的加工方法，工作前，操作人員確認(rèn)配料位置工件類型，料車擺放位置，工件擺放方向是否正確，確認(rèn)各設(shè)備狀態(tài)，確認(rèn)各設(shè)備夾具狀態(tài)是否和加工工件匹配，人工選好各加工機(jī)床與工件匹配的加工程序，接通系統(tǒng)中所有電源和氣源；具體步驟如下：

1）機(jī)器人對(duì)料車上工件掃描定位，抓取毛坯件；擺放方向錯(cuò)誤發(fā)出報(bào)警訊號(hào)；

2）第一序數(shù)控車床車端面、內(nèi)孔、密封槽，根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；

3）機(jī)器人取下加工完畢工件，裝夾毛坯件；

4）機(jī)器人將工件放置到翻轉(zhuǎn)臺(tái)上，機(jī)器人將工件翻轉(zhuǎn)180度；

5）機(jī)器人從翻轉(zhuǎn)臺(tái)上抓取工件；

6）第二序數(shù)控車床車端面、內(nèi)孔、密封槽，根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；

7）機(jī)器人取下加工完畢工件，裝夾毛坯件；上一道工序工件為下一道工序毛坯；

8）機(jī)器人將工件放置到旋轉(zhuǎn)定位平臺(tái)上，視覺定位；或者機(jī)器人將工件放置到旋轉(zhuǎn)定位平臺(tái)上，旋轉(zhuǎn)定位平臺(tái)按90°旋轉(zhuǎn)，視覺識(shí)別logo位置及方向；

9）機(jī)器人抓取定位好工件，放置到下道工序工件周轉(zhuǎn)臺(tái)上；

10）機(jī)器人回到原始上料位置，重復(fù)以上1）—9）動(dòng)作一次；

11）機(jī)器人從周轉(zhuǎn)臺(tái)上抓取2件工件，放置到第三序加工中心機(jī)床夾具上鉆銑安裝孔或中心孔，孔口去毛刺，根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；

12）機(jī)器人取下加工完畢2件工件，放置到第四序加工中心機(jī)床夾具上；

13）機(jī)器人再?gòu)谋竟ば蛑苻D(zhuǎn)臺(tái)上抓取暫存2件工件安裝到機(jī)床夾具上；

14）第四序加工中心機(jī)床銑周邊，倒角，根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；

15）機(jī)器人取下加工完畢2件工件，放置到第五序方形工件加工中心或第五序圓形工件加工中心的機(jī)床夾具上；

16）機(jī)器人回到原始上料位置，按以上順序重復(fù)以上1）-—15）動(dòng)作一次；

17）第五序方形工件加工中心或第五序圓形工件加工中心的機(jī)床鉆銑中心孔，根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；

18）機(jī)器人取下加工完畢工件；

19）機(jī)器人將工件放置到成品料車。

20）機(jī)器人回到原始上料位置，循環(huán)往復(fù)。

上述技術(shù)方案中，所述的加工方法加工方形工件和/或圓形工件，加工方形工件又區(qū)分為加工帶logo標(biāo)志的方形工件和不帶logo標(biāo)志的方形工件。

本發(fā)明突出的特點(diǎn)和顯著效果是：

1.采用機(jī)器人流水線生產(chǎn)，無需人工操作，減輕了勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度；

2.工作效率高，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率；

3.整個(gè)生產(chǎn)流程穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量可靠；

4.適合大批量生產(chǎn)，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明平面示意圖；

圖2為方形工件加工工藝流程圖；

圖3為圓形工件加工工藝流程圖。

附圖標(biāo)注說明：

1-毛坯料車；2-機(jī)器人控制柜及電氣柜；3-第一序數(shù)控車床；4-機(jī)器人及夾具；

5-工件旋轉(zhuǎn)定位臺(tái)；6-工件周轉(zhuǎn)臺(tái)；7-第三序加工中心；8-成品料車； 9-安全圍欄；

10-檢驗(yàn)滑臺(tái)；11-機(jī)器人導(dǎo)軌；12-第五序方形工件加工中心； 13-第四序周轉(zhuǎn)臺(tái)；

14-第三序周轉(zhuǎn)臺(tái)；15-第四序加工中心； 16-工件翻轉(zhuǎn)臺(tái)；17-第二序數(shù)控車床；

18-第五序圓形工件加工中心；

具體實(shí)施方式：

參見圖1，本發(fā)明的特高壓變壓器專用閥門機(jī)器人加工流水線，由兩條生產(chǎn)線組成，兩條生產(chǎn)線的相同之處都是在機(jī)器人導(dǎo)軌上安裝機(jī)器人及夾具，在機(jī)器人導(dǎo)軌兩旁分別設(shè)有第一序數(shù)控車床3、工件旋轉(zhuǎn)定位臺(tái)5、工件周轉(zhuǎn)臺(tái)6、第三序加工中心7和第二序數(shù)控車床17、工件翻轉(zhuǎn)臺(tái)16、第四序加工中心15、第五序方形工件加工中心12；兩條生產(chǎn)線的不同之處是；其中有一條生產(chǎn)線的一旁還增設(shè)有第五序圓形工件加工中心18；增設(shè)有第五序圓形工件加工中心的生產(chǎn)線既能加工方形工件又能加工圓形工件，在兩條生產(chǎn)線上還安裝有工業(yè)智能相機(jī)和檢驗(yàn)滑臺(tái)、安全圍欄、氣動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)床夾具、機(jī)床門自動(dòng)開關(guān)系統(tǒng)和機(jī)器人控制柜。

參見圖2，不帶logo方形工件的加工：

工作前，操作人員確認(rèn)配料位置工件類型，毛坯料車1擺放位置，工件擺放方向是否正確，確認(rèn)各設(shè)備狀態(tài)，確認(rèn)各設(shè)備夾具狀態(tài)是否和加工工件匹配，人工選好各加工機(jī)床與工件匹配的加工程序，接通系統(tǒng)中所有電源和氣源。機(jī)器人4對(duì)毛坯料車1上工件掃描定位，抓取毛坯件，擺放方向錯(cuò)誤發(fā)出報(bào)警訊號(hào)；第一序數(shù)控車床3車端面、內(nèi)孔、密封槽；根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；機(jī)器人4取下加工完畢工件，裝夾毛坯件；機(jī)器人4將工件放置到翻轉(zhuǎn)臺(tái)16上，機(jī)器人4將工件翻轉(zhuǎn)180度；機(jī)器人4從翻轉(zhuǎn)臺(tái)16上抓取工件；第二序數(shù)控車床17車端面、內(nèi)孔、密封槽；根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；機(jī)器人4取下加工完畢工件，裝夾毛坯件；機(jī)器人4將工件放置到旋轉(zhuǎn)定位臺(tái)5上，視覺定位；機(jī)器人4抓取定位好工件，放置到下道工序工件周轉(zhuǎn)臺(tái)6上；機(jī)器人4回到原始上料位置，重復(fù)以上動(dòng)作一次； 第三序加工中心7鉆銑安裝孔，孔口去毛刺，根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；機(jī)器人4取下加工完畢工件2件，放置到第四序加工中心15夾具上；機(jī)器人4再?gòu)谋拘蛑苻D(zhuǎn)臺(tái)6抓取暫存工件2件安裝到機(jī)床夾具上；第四序加工中心15銑四面、倒角根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；機(jī)器人4取下加工完畢工件2件，放置到第五序方形工件加工中心12夾具上；機(jī)器人4回到原始上料位置，按以上順序重復(fù)以上動(dòng)作一次；第五序方形工件加工中心12鉆銑中心孔，根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；機(jī)器人4取下加工完畢工件2件；機(jī)器人4將2件工件放置到成品料車8上，機(jī)器人4回到原始上料位置，循環(huán)往復(fù)。

參見圖2，帶logo方形工件的加工：

工作前，操作人員確認(rèn)配料位置工件類型，毛坯料車1擺放位置，工件擺放方向是否正確，確認(rèn)各設(shè)備狀態(tài)，確認(rèn)各設(shè)備夾具狀態(tài)是否和加工工件匹配，人工選好各加工機(jī)床與工件匹配的加工程序，接通系統(tǒng)中所有電源和氣源。機(jī)器人4對(duì)毛坯料車1上工件掃描定位，抓取毛坯件，擺放方向錯(cuò)誤發(fā)出報(bào)警訊號(hào)；第一序數(shù)控車床3車端面、內(nèi)孔、密封槽，根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；機(jī)器人4取下加工完畢工件，裝夾毛坯件；機(jī)器人4將工件放置到翻轉(zhuǎn)臺(tái)16上，機(jī)器人4將工件翻轉(zhuǎn)180度；機(jī)器人4從翻轉(zhuǎn)臺(tái)16上抓取工件；第二工序數(shù)控車床17車端面、內(nèi)孔、密封槽，根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；機(jī)器人4取下加工完畢工件，裝夾毛坯件；機(jī)器人4將工件放置到旋轉(zhuǎn)定位平臺(tái)5上，視覺定位，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)按90度旋轉(zhuǎn)，視覺識(shí)別logo位置及方向；機(jī)器人4抓取定位好工件，放置到下道工序工件周轉(zhuǎn)臺(tái)6上；機(jī)器人4回到原始上料位置，重復(fù)以上動(dòng)作一次； 第三工序加工中心7鉆銑安裝孔，孔口去毛刺，根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；機(jī)器人4取下加工完畢工件2件，放置到第四工序加工中心15夾具上；機(jī)器人4再?gòu)谋竟ば蛑苻D(zhuǎn)臺(tái)6抓取暫存工件2件安裝到機(jī)床夾具上；第四工序加工中心15銑四面，倒角，根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；機(jī)器人4取下加工完畢工件2件，放置到第五工序方形工件加工中心12夾具上；機(jī)器人4回到原始上料位置，按以上順序重復(fù)以上動(dòng)作一次；第五工序方形工件加工中心12鉆銑中心孔，根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)，機(jī)床門自動(dòng)打開；機(jī)器人4取下加工完畢工件2件；機(jī)器人4將2件工件放置到成品料車8上，機(jī)器人4回到原始上料位置，循環(huán)往復(fù)。

參見圖3，加工圓形工件與加工方形工件工藝流程基本相同，只是加工圓形工件的工藝流程省去銑四面和倒角工位。

方形工件的型號(hào)為Φ40、Φ50、Φ80（是指方形工件的內(nèi)孔直徑），圓形工件為Φ100、Φ125、Φ200（是指圓形工件的內(nèi)孔直徑），Φ150工件雙面加工安裝孔，在工件翻轉(zhuǎn)臺(tái)16和工件旋轉(zhuǎn)定位臺(tái)5上完成二次翻轉(zhuǎn)定位，放置到第四序加工中心15上加工。

圓形工件鉆中心孔在第五序圓形工件加工中心上18上加工。